不規則綜采工作面采空區瓦斯治理技術探討

張春雷

摘 要：在瓦斯治理過程中，根據111304綜采工作面刀把式的布置特點，結合煤層瓦斯賦存、瓦斯涌出情況進行分析，對工作面采空區瓦斯采取不同抽采方式，對工作面西段刀把回采階段采用上風巷頂板傾向鉆孔對采空區瓦斯進行抽采，在工作面東段正常塊段采用高抽巷對采空區瓦斯進行抽采。本文主要分析了兩種瓦斯治理方式，保證了工作面安全回采，實現了采空區瓦斯治理效果，為類似條件下綜采工作面瓦斯治理提供了有益參考。

關鍵詞：不規則綜采工作面;采空區;瓦斯治理

中圖分類號：TD712文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2019）11-0079-03

Abstract： In the process of gas control， according to the features of the cutter placement in the 111304 fully mechanized mining face， combined with the analysis of coal seam gas occurrence and gas emission， different extraction methods are adopted for the gas in the goaf area of the working face， and the roof tendency borehole of the upper wind lane is used to extract the goaf in the west section of the working face， and it is normal in the east section of the working face. This paper mainly analyzed two kinds of gas control methods， which ensured the safe recovery of the working face and realized the effect of gas control in the goaf， which provided a useful reference for the gas treatment in the fully mechanized face under similar conditions.

Keywords： irregular fully mechanized mining face;goaf;gas control

在煤礦開采過程中，由于受到地質構造、煤層變化、保護煤柱等多種因素的影響，造成井下采煤工作面形成非矩形的不規則工作面。對于刀把形的不規則高瓦斯綜采工作面，施工單位要保持其高產高效開采，加強開采期間的瓦斯治理，同時根據工作面的形狀和地質特征，采取相應瓦斯治理措施[1]。

1 不規則綜采工作面采空區瓦斯治理技術概況

1.1 工作面概況

口孜東礦111304工作面位于一水平（-967m）中央（13-1）采區西翼。該工作面東起中央（13-1）采區膠帶機上山，西至DF3逆斷層，南臨工廣保護煤柱，北靠13-1煤層基巖風化帶，工作面整體布置近東西走向。受防砂煤柱等地質因素影響，工作面以內切眼為界分為東、西兩段，111304工作面東段平均走向長度1 734.5m，其中，可采走向長1 533.5m，切眼長300.8m;111304工作面西段，平均可采走向長447.8m，切眼長252.2m，在西段上風巷向下50m，外切眼向東450m范圍內不予回采，在上風巷向下50m處重新做下降風巷至450m位置，再向上做切眼與風巷貫通，即形成“刀把子”式回采。工作面布置如圖1所示。

1.2 煤層瓦斯地質情況

111304工作面內13-1煤層厚度（含夾矸）為1.39～5.90m，平均厚度（含夾矸）為4.9m;13-1煤平均含有一層夾矸，夾矸多為泥巖，次為炭質泥巖，結構簡單，平均厚度為0.5m;13-1煤層純煤厚（剔除夾矸）平均厚度為4.4m。工作面內煤層傾角約為9°～16°，平均傾角約為12°。工作面內煤層直接頂板為砂質泥巖、泥巖，老頂為細砂巖;煤層底板主要由泥巖及煤線組成。工作面內煤層原始瓦斯含量為2.831 9m3/t，瓦斯壓力0.25MPa，煤層透氣性系數為0.054 231 75m2/MPa2·d，工作面通風方式為“U”型通風，后退式走向長壁綜合機械化開采，一次采全高，全部垮落法管理頂板。

2 工作面瓦斯涌出分析

111304工作面范圍內13-1煤層的鄰近層分別為上鄰近層16-1煤層（煤層厚度平均1.18m，層間距離約96.8m）;下鄰近層11-2煤層（煤層厚度平均2.41m，層間距離約為71.6m），13-1煤層距上、下鄰近層層間距離較遠，采動影響較小，111304工作面回采期間的瓦斯涌出主要來源于本煤層;工作面煤層原始瓦斯含量為2.831 9m3/t，可解析瓦斯量為1.762 5m3/t，采用分源預測法對工作面瓦斯涌出量進行預測，相對瓦斯涌出量2.645 5m3/t，正常回采期間計劃日產量11 515t，預測工作面正常回采期間絕對瓦斯涌出量達21.15m3/min。如此大的瓦斯涌出量，僅靠通風的方法難以保證回采期間的瓦斯安全，必須采取措施對采空區瓦斯進行抽采[2]。

3 采空區瓦斯治理方法

對刀把式不規則工作面采空區的瓦斯治理分段進行。工作面東段采取施工高抽巷對采空區瓦斯進行抽采;對西段刀把子塊段受防砂煤柱影響從外切眼向東450m不再施工高抽巷，改為在111304工作面上風巷施工頂板傾向穿層鉆孔抽采采空區的卸壓瓦斯。在工作面風巷安設一路[?]325瓦斯管路用于采空區的卸壓瓦斯抽采。工作面在“刀把子”回采階段，高抽巷不能起到抽采采空區瓦斯的作用，此時利用[?]325管路通過上風巷頂板傾向鉆孔抽采采空區瓦斯。工作面推過刀把子階段，關閉上風巷頂板傾向鉆孔瓦斯抽采管路，采用高抽巷抽采采空區瓦斯。

3.1 上風巷頂板傾向穿層鉆孔抽采

在111304工作面上風巷布置頂板傾向穿層鉆孔用于采空區卸壓瓦斯抽采，開孔位置在工作面上風巷煤層中，終孔位置在距離下降風巷以南平距30m，終孔點距離煤層頂板距離35m，從切眼東55m位置施工第一組抽采鉆孔，每組施工3個鉆孔，鉆孔直徑[?]94mm，呈扇形布置，終孔平距4m，開孔間距1m，共施工33組99個頂板傾向穿層鉆孔，每組鉆孔參數見表1，鉆孔平面布置示意圖見圖2。

3.2 高抽巷抽采

在111304工作面頂板布置走向高抽巷，高抽巷距離風巷平距約39m，距離煤層頂板距離35m，通過高抽巷對卸壓區域瓦斯進行抽采。“刀把子”回采結束，工作面已經推進高抽巷位置，此時上風巷傾向頂板鉆孔抽采采空區瓦斯抽采完畢，高抽巷起到抽采采空區瓦斯作用[3]。在工作面的風巷安設一路[?]219mm瓦斯管路，用于抽取工作面上的隅角瓦斯。

4 采空區瓦斯治理效果分析

4.1 上風巷頂板傾向穿層鉆孔瓦斯抽采效果分析

111304工作面回采初期，工作面推進較慢，當工作面推進到54m時，上風巷頂板傾向抽采鉆孔的瓦斯抽采管內開始抽到瓦斯，抽采瓦斯濃度為1.2%，抽采瓦斯純量為0.35m3/min，當工作面推進到72m的位置時，抽采瓦斯濃度為15%，抽采瓦斯純量為4.4m3/min，表明隨著工作面總進尺加大，采空區裂隙加大頂板垮落，投入抽采的鉆孔數量增加，上風巷頂板穿層孔抽采瓦斯流量和濃度逐漸加大。當總進尺增加到74m的位置時，抽采瓦斯濃度為16.2%，抽采瓦斯純量為4.75m3/min。此后，隨著工作面總進尺加大，工作面抽采瓦斯濃度穩定在7.4%～19.8%的范圍內波動，抽采瓦斯純量約2.07～5.105m3/min。工作面回采到452.5m時，停止上風巷頂板傾向穿層孔抽采，采用高抽巷抽采。

4.2 高抽巷瓦斯抽采效果分析

工作面回采到452.5m時，采用高抽巷抽采。根據抽采數據統計，從452.5m開始高抽巷抽采，管路內瓦斯濃度1.86%，抽采瓦斯純量為1.45m3/min，抽采瓦斯濃度較小、平均純量較小，表明采空區裂隙對高抽巷影響較小。當工作面推進到503.5m時，高抽巷抽采濃度3.02%，抽采瓦斯量2.86m3/min;當工作面推進到581.5m時，高抽巷抽采濃度4.72%，抽采瓦斯量5.10m3/min，抽采瓦斯濃度基本保持在5.2%～12.88%，抽采瓦斯純量保持在6.47～17.24m3/min。

從高抽巷的抽采量與工作面推進速度的關系上來看，高抽巷抽采與工作面推進度密切相關，在抽放負壓穩定的情況下，工作面推進速度越快，高抽巷瓦斯抽采濃度越高，相應的高抽巷抽采量就越高。

5 結論

①根據統計，工作面刀把子回采階段，上風巷頂板傾向穿層孔抽采采空區卸壓瓦斯，工作面平均日產量約3 375t/d，最大日產量12 665t，最大日進尺7m，回風流中最大瓦斯濃度0.25%，最大風排瓦斯量7.04m3/min，在鉆孔達到穩定抽采階段，抽采瓦斯濃度在7.4%～19.8%波動，抽采瓦斯純量約2.07～5.105m3/min。②在高抽巷抽采期間，工作面平均日產量9 751t/d，工作面最大日產量19 900t，最大抽采瓦斯濃度達14%，最大抽采純瓦斯純量達17.24m3/min，高抽巷抽采期間回風流最大瓦斯濃度0.36%，最大風排瓦斯量8.83m3/min。③回采過程中最大絕對瓦斯涌出量達19.45m3/min，工作面在回采過程中未發生過瓦斯超限。無論采用上風巷頂板傾向穿層孔抽采，還是采用高抽巷抽采均有效降低了風流中瓦斯濃度，杜絕了瓦斯超限，實現了工作面瓦斯治理效果。④對于刀把式不規則工作面，當受地質條件影響不適宜布置高抽巷時，采用在上風巷施工頂板穿層孔代替高抽巷對工作面采空區瓦斯進行抽采，可有效實現采空區瓦斯治理效果，防止高強度開采綜采工作面的瓦斯超限。

參考文獻：

[1]李洪彪，牛金玉，王顯，等.似刀把狀不規則綜采工作面開采實踐研究[J].江西煤炭科技，2015（3）：25-26.

[2]馬飛.綜采工作面瓦斯綜合抽放技術[J].礦業安全與環保，2005（5）：59-61.

[3]李青柏，李文洲.高抽巷布置優化設計及分析[J].煤礦開采，2010（5）：28-29.